[发明专利]基于V‐OFDM的双选择信道估计方法

说明书

本发明公开了一种基于矢量正交频分调制(V‑OFDM)的双选择信道估计方法。本发明基于现有的V‑OFDM传输机制，设计了在V‑OFDM发送数据块中添加导频以及导频保护间隔的方式，保证导频与数据的正交性。在接收端使用基扩展模型(BEM)信道模型对信道进行建模，并使用收到的V‑OFDM数据块中的导频部分估计出BEM模型中的双选择信道参数矩阵。本发明所设计的信道估计方案与传统的基于正交频分调制(OFDM)的双选择信道估计、传输方案相比，提高了估计的准确性，降低了复杂度。

技术领域

本发明涉及通信领域的信道估计技术，具体涉及一种基于矢量正交频分调制的双选择信道估计方法。

背景技术

无线通信是利用电磁波在自由空间中传播来进行信息交换的一种方式。目前在信息通信领域中，无线通信发展最快、应用最广。在高速移动的环境如高铁中提供可靠的宽带通信服务是下一代通信系统中面临的一大挑战。

无线通信中，系统性能很大程度上受信道影响。信道的影响一般分为时间或频率选择性衰落以及加性噪声。一般来说，需要消除信道的影响，恢复出发送端发送的信号，需要通过均衡手段消除时间或频率选择性衰落的影响。时间选择性衰落的情况下，信道参数随着频率的变化而变化，但在时域平坦，频率选择性衰落则反之。信道估计是从接收数据中将特定的信道模型的模型参数估计出来的过程。而在高移动环境下，信道同时引入时间、频率选择性衰落，信道衰落展现二维选择性，故称为双选择信道，信道参数随着时间的变化而快速变化，这为信道估计以及均衡带来了很大的阻碍。而宽带通信的普及要求在很快的时间内获取发送端发送的信息。这些要求都需要精确、快速地估计出信道参数，所以，双选择信道估计是高移动环境中通信的一个技术瓶颈。

正交频分调制(OFDM)技术在宽带通信中有着很高的地位与很广泛的应用。然而OFDM的相关技术创新集中在频率选择性信道中，在高移动环境下，一种估计双选择信道的方式是在频域加入FDKD导频簇，在接收端通过矩阵除法等一系列操作恢复信道参数。由于OFDM一维的结构与双选择信道的时延、多普勒二维扩展不相容，现有的基于OFDM的双选择信道估计方法都需要大量矩阵运算，有较高的复杂度，各方面性能也往往受到较大的制约。

在OFDM和单载波调制的基础上，提出了矢量正交频分调制(V-OFDM)的技术。V-OFDM传输方法为:约定环境中最大多径数为L，发送端将映射后的星座点数据从串行变为块状，即取P×(M-L)个连续的发送数据，按从左至右、从上至下顺序组成一个数据块，大小为P行M-L列，再在该数据块最后一列右边补上L列0，作为保护间隔，得到大小为N＝P×M的数据块。之后对该数据块的每一列的P个数据做P点离散傅里叶逆变换(IFFT)，并将得到的数据块按按从左至右、从上至下顺序转化为串行数据，通过发送端天线发送。接收端收到信号并采样后，同样获得N＝P×M个串行数据，按与发送端相同的方式组成形状为P×M的数据块，对该数据块的每一列做P点离散傅里叶变换(FFT)，恢复出受信道影响的数据块，再对该数据块进行变换域均衡，消除信道影响，进行变换域均衡时，需要信道信息，而该方案没有考虑信道估计的方法。

V-OFDM技术能够对抗信道频谱零点、减少循环前缀开销，作为OFDM与单载波调制的一般形式，方便发送端与接收端复杂度的分配。通过分析发现，V-OFDM二维的结构特性非常适合于高移动环境下的双选择信道二维模型影响的分析研究。在此基础上提出了基于V-OFDM以及基扩展模型的双选择信道估计方案。与双选择信道下传统的OFDM的信道估计方法相比，该方案拥有更好的性能，更简洁的结构以及更低的复杂度，能够更快速、更准确地估计双选择信道的参数。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于V‐OFDM的双选择信道估计方法。